[发明专利]一种半波长输电线路保护配置方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及保护配置技术，具体涉及一种半波长输电线路保护配置方法和装置。

背景技术

半波长交流输电技术是指输电电气距离接近1个工频半波长(50Hz下约3000km)的超远距离交流输电技术，此项技术在20世纪40年代由苏联专家提出。半波长输电不需线路无功补偿装置(如高压电抗器)、不需中间加设开关站、经济性和可靠性较好、可以实现远距离同步联网，世界范围内许多国家对此都展开了积极的研究。

目前，超、特高压线路的保护配置方案主要包括电流差动保护、距离保护及方向元件等。对于半波长输电线路，由于故障特征呈现非线性、不单调的波动特征，基于霍夫电流定律的差动保护原理、基于阻抗线性特征的距离保护不适用于半波长输电线路。

半波长线路输电距离远，其故障特征与常规线路相比，在空间和时间上存在显著差异，空间尺度上，半波长线路故障后沿线电气量呈非线性、非单调的波动特征，不对称故障与对称故障时故障相的电气量特征类似。时间尺度上，半波长线路故障后电磁波传输延时及通道延时显著增大；对于半波长线路，电流差动保护无法进行电容电流补偿，故障点与差动点位置不一致导致电流差动保护灵敏度降低，当故障点与电流差动点相差1500km时，差动电流最小，差动保护灵敏度最低，电流差动保护动作时间延长。半波长线路的空间距离与电气距离不再线性且不单调，正向超越问题严重，距离保护无法识别故障点位置。

在特高压半波长线路保护研究方面，由于线路输电距离长，与常规线路相比，半波长线路故障后电气特征呈现非线性、非单调等特征，传统电流差动保护、距离保护、零序电流保护失效，不适用于半波长输电线路。此外，由于半波长线路故障后电磁波及数据传输延时显著增加，严重影响保护的速动性。目前半波长输电线路尚未投入运行，制约其实用化的因素是半波长输电线路的保护原理及保护配置方案尚未取得突破，且现有输电线路的保护原理及配置方案不能满足半波长输电线路故障速动性需要，目前尚未提出适用于半波长交流输电线路的保护配置方案。

发明内容

为了满足半波长输电线路故障速动性需要，本发明提供一种半波长输电线路保护配置方法和装置，该配置方法和装置通过确定启动元件动作判据，根据启动元件动作判据判断启动元件的动作情况，并采用两种独立的半波长输电线路保护，实现了单端量保护和双端量保护快速动作。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明第一方面提供一种半波长输电线路保护配置方法，包括：

确定启动元件动作判据，并根据启动元件动作判据判断启动元件是否动作，若是则根据半波长输电线路的单端相电流计算半波长输电线路上电流的能量；

根据半波长输电线路上电流的能量确定自由波能量；

判断自由波能量是否大于等于单端量保护判据定值，若是则表明半波长输电线路发生故障，单端量保护动作。

所述启动元件动作判据如下式：

Δf(t+1)-Δf(t)＞Δf_set

其中，Δf_set表示启动元件整定值，Δf(t)表示t时刻半波长输电线路的电流能量变化量，Δf(t+1)表示表示t+1时刻半波长输电线路的电流能量变化量，Δf(t+1)按下式计算：

Δf(t)按下式计算：

其中，Δi_A(t+1)、Δi_B(t+1)、Δi_C(t+1)分别表示t+1时刻半波长输电线路的单端A、B、C相电流变化量，Δi_A(t)、Δi_B(t)、Δi_C(t)分别表示t时刻半波长输电线路的单端A、B、C相电流变化量；

所述根据半波长输电线路的单端相电流计算半波长输电线路上电流的能量按下式计算：

其中，f(t)表示t时刻半波长输电线路的电流能量，i_A(t)、i_B(t)、i_C(t)分别表示t时刻半波长输电线路的单端A、B、C相电流。

所述根据半波长输电线路上电流的能量确定自由波能量按下式计算：

E＝∑|df(t)|＝∑|f(t+1)-f(t)|

其中，E表示自由波能量，df(t)表示相邻时刻半波长输电线路的电流能量差，f(t)表示t时刻半波长输电线路的电流能量，f(t+1)表示表示t+1时刻半波长输电线路的电流能量，f(t+1)按下式计算：